Том 40, № 1 (2024)

Цель. Цель работы – исследование пространственной изменчивости коэффициента яркости по натурным данным, а также получение эмпирических связей цветовых и биооптических харак-теристик и сравнение их с литературными данными.

Методы и результаты. Использованы данные измерений спектрального коэффициента яркости толщи вод и глубины видимости белого диска, полученные в ходе экспедиций НИС «Профессор Водяницкий» в северной и северо-восточной частях Черного моря 18 апреля – 13 мая 2019 г. и 22 апреля – 8 мая 2021 г. По спектрам коэффициента яркости рассчитаны цветовые характеристики: доминирующая длина волны, чистота цвета воды, угол цветности, а также первичные оптические характеристики (показатель поглощения растворенным органическим веществом и показатель рассеяния назад частицами взвешенного вещества). Проанализирована изменчивость коэффициента яркости и его цветовых характеристик за аналогичные весенние периоды 2019 и 2021 гг. Для совокупности данных за 2019 и 2021 гг. получены уравнения связи между глубиной видимости белого диска и коэффициентом яркости в максимуме, а также доми-нирующей длиной волны, проведено их сопоставление с литературными данными. Для расчета первичных оптических характеристик в водах Черного моря впервые получены эмпирические соотношения угла цветности с показателем поглощения растворенным органическим веществом и с показателем рассеяния назад частицами взвешенного вещества.

Выводы. В 2019 г. наблюдалось более типичное для второй половины весны распределение коэффициента яркости, тогда как в 2021 г. наблюдаемое распределение говорит, скорее, о продолжающемся зимне-весеннем развитии фитопланктонных сообществ, что характерно для глубоководной части Черного моря в годы с холодными зимами. Установлены значимые связи между цветовыми характеристиками и биооптическими параметрами. Полученные соотношения могут применяться в составе эмпирических и полуаналитических алгоритмов для комплексной оценки гидрооптических характеристик вод Черного моря, в том числе по данным дистанционного зондирования.

Цель. Цель работы – определить механизмы формирования крупных аномалий термического состояния вод западного и восточного шельфов острова Сахалин в весенне-летний период под воздействием атмосферных процессов.

Методы и результаты. По данным наблюдений на прибрежных гидрометеорологических станциях Росгидромета за 1980–2021 гг. проведены изучение и оценка многолетнего хода термического режима вод в период с мая по август в промысловых районах западного и восточного шельфов острова Сахалин. Выявлены флуктуации среднемесячного термического состояния акваторий. С применением метода анализа по критериям определены годы, в которые формировались крупные положительные и отрицательные аномалии состояния термического режима. Выявлено превышение частоты появления крупных отрицательных аномалий над частотой появления положительных в течение последних четырех десятилетий. Установлено, что механизмы формирования крупных аномалий обусловлены региональными особенностями атмосферной циркуляции – аномальными изменениями развития и распространения центров действия атмосферы (летней дальневосточной депрессии, Охотского антициклона, Гавайского максимума). Определены причинно-следственные связи.

Выводы. Формирование крупных аномалий состояния термического режима вод в прибрежных районах острова Сахалин определяется аномальными изменениями в структуре барических полей региональных центров действия атмосферы, изменениями локального воздействия.

Цель. Цель работы – исследовать особенности сезонной и межгодовой изменчивости дисперсии короткопериодных колебаний уровня Черного моря.

Методы и результаты. На основе анализа длительных рядов наблюдений за уровнем моря были изучены особенности изменений дисперсии (энергии) синоптических (2–30 сут) и мезомасштабных (2 ч – 2 сут) колебаний уровня Черного моря. С использованием спектрального анализа было установлено, что на восточном побережье Черного моря спектральная плотность колебаний уровня моря увеличивается от лета к зиме и уменьшается от зимы к лету в частотном диапазоне 0,1–0,8 цикл/сут. Для северо-западного и Крымского побережий уровень спектральной плотности осенью и зимой почти не различается, далее снижаясь к весне и лету. Для межгодовых изменений дисперсии синоптических колебаний на восточном побережье моря характерен отрицательный тренд до −0,25 см²/год в Батуми и −0,41 см²/год в Поти. Дисперсия мезомасштабных колебаний уровня моря имеет отрицательные тенденции со скоростями от −0,21…−0,24 см²/год в Одессе и Николаеве, до −0,13 см²/год в Геленджике.

Выводы. Дисперсия короткопериодных колебаний уровня Черного моря увеличивается от лета к зиме и уменьшается от зимы к лету, что связано с интенсификацией циклонической активности в атмосфере в осенне-зимний период. В лиманах крупных рек в зимний сезон наблюдается локальное сезонное понижение дисперсии колебаний уровня моря, связанное с развитым ледяным покровом, препятствующим формированию ветровых нагонов/сгонов и сейш. Причем, чем выше частота колебаний, тем большую роль играет ледяной покров.

Цель. Целью настоящей работы является анализ изменчивости отношения глубины впадины и высоты гребня поверхностных волн, а также связи этого отношения с асимметрией распределения возвышений морской поверхности.

Методы и результаты. Анализ проводится на основе данных волновых измерений со стационарной океанографической платформы, расположенной на Черном море в районе Южного берега Крыма. Глубина в том месте, где установлена платформа, составляет ~ 30 м. Анализируемый массив данных насчитывает 17083 20-минутных сеансов измерений. Аномальные волны выделялись по индексу аномальности AI, равному отношению максимальной за сеанс высоты волны и значительной высоты волн. Аномальные волны, у которых AI > 2, наблюдались в 562 сеансах измерений, что соответствует вероятности их появления, равной 3,3%. Значения AI лежат в пределах 1,16–2,79. Отношение глубины впадины Th наиболее высокой волны и высоты ее гребня Cr находится в диапазоне 0,37 < Th/Cr < 1,47 при среднем значении 0,79.

Выводы. Статистические характеристики волн, определенные в присутствии аномальных волн, заметно отличаются от характеристик, полученных при AI < 2. В ситуациях, когда AI < 2, вероятность события, при котором глубина впадины Th наиболее высокой волны больше высоты ее гребня Cr, составляет 10,9%. Событие Th/Cr > 1 не наступает, если AI < 1,4. Когда присутствуют волны, удовлетворяющие условию AI > 2, вероятность события Th/Cr > 1 составила 19,4%. Показано, что условие Th/Cr > 1 не является необходимым для появления отрицательной асимметрии распределения возвышений морской поверхности. Вероятность больших отклонений асимметрии от нулевого значения как в сторону положительных, так и в сторону отрицательных значений при AI > 2 выше, чем при AI < 2. Статистическая связь между асимметрией и отношением Th/Cr наблюдается только у аномальных волн. 

Цель. Целью данной работы является анализ потоков энергии между течениями разных масштабов в восточной и западной частях Черного моря.

Методы и результаты. Для определения составляющих энергетического баланса использовались результаты численного расчета полей течений в Черном море, выполненного с помощью двухслойной вихреразрешающей модели, возбуждаемой ветром с циклонической завихренностью. Полная нестационарная крупномасштабная циркуляция моря условно представлялась в виде суммы средних течений и мезомасштабных вихрей. Были рассчитаны переходы между кинетической и доступной потенциальной энергией, а также потоки энергии между крупномасштабными течениями и мезомасштабными вихрями отдельно для восточной и западной части Черного моря. Кроме того, были определены адвективные потоки энергии через меридиональную границу между двумя частями моря.

Выводы. Основной вклад в адвективный перенос потенциальной энергии из восточной части Черного моря в западную вносят мезомасштабные вихри. Этот адвективный перенос энергии приводит к возникновению различий в направлении потоков энергии между течениями разных масштабов в восточной и западной частях моря. В восточной части энергия передается от средних течений к мезомасштабным вихрям, а в западной наблюдается обратный поток энергии. Показано, что обмен кинетической энергией между различными масштабами обеспечивается работой силы Кориолиса, которая для исходных течений равна нулю, но оказывается не равной нулю отдельно для средних течений и мезомасштабных вихрей.

Цель. Создана математическая модель для исследования процесса затопления дельты Дона при экстремальных нагонах.

Методы и результаты. Расчеты колебаний уровня в Таганрогском заливе основываются на решении системы уравнений для длинных волн в однородной несжимаемой жидкости в поле силы Кориолиса. Задача решается конечно-разностными методами на высокопроизводительных вычислительных системах. Приводится алгоритм определения области затопления дельты Дона в процессе нагона. Алгоритм основан на сравнении высот местности в дельте с величиной уровня воды и принятии решения о затоплении или осушении расчетной ячейки. Результаты расчета сравниваются со значениями уровня воды на гидропосте, а также выводятся в виде карто-схемы затопленной области.

Выводы. Предлагаемую модель следует применять в случае экстремальных нагонов, когда затапливается значительная часть дельтовой области. Данная модель позволяет достаточно точно рассчитывать гидродинамические параметры течения, в том числе величину перепада уровня воды. Предложенный алгоритм определения затопления или осушения расчетной области позволяет устанавливать места подтопления дельты Дона в зависимости от ветровой ситуации.